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《哈尔滨工程大学》 2011年
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形状记忆合金复合材料界面力学特性

王玉龙  
【摘要】:形状记忆合金作为一种智能材料,以其独特的形状记忆效应和超弹性效应,被广泛的应用到航空航天、土木工程、医疗等许多的工程领域之中。而将形状记忆合金以丝、带、颗粒等形态植入到基体材料中制成的形状记忆合金复合材料一直以来都是智能材料研究的热点与重点之一。形状记忆合金纤维增强的复合材料可以实现传统复合材料无法实现的许多特殊功能,因而具有广阔的应用前景。然而,形状记忆合金纤维与基体之间较弱的界面粘结强度在很大程度上限制了其发展与应用。因此,对形状记合合金复合材料的界面力学特性进行研究变得十分重要。 本文采用理论分析、有限元模拟和实验三方面结合的方法,系统深入地研究了形状记忆合金复合材料的界面力学问题。其具体工作如下: 采用应力函数法并结合最小余能原理,求解了SMA复合材料的单纤维拔出模型在受到不同热机载荷时的应力解答。然后将理论分析中用到的SMA的本构方程离散化,编制了可供大型商用有限元软件Msc.marc调用的子程序。用有限元模拟的方法分析了埋有单根预拉伸的SMA纤维的复合材料模型在温度以及外载和温度同时作用时的内应力分布情况。并将两种结果加以对比。 基于断裂力学中的能量判据,推导了单纤维形状记忆合金复合材料的能量释放率,并给出了纤维和基体之间的能量破坏准则。根据该准则得到了纤维拔出应力的表达式,具体分析了温度、纤维预应变水平、纤维埋入长度等参数对纤维拔出应力的影响。最后用有限元的方法模拟了形状记忆合金复合材料单纤维拔出的过程,其结果与理论分析的结果基本一致。 用实验的方法改善了SMA复合材料界面的粘结强度。通过对形状记忆合金丝进行不同方法的表面处理以及在环氧树脂中加入硅烷偶联剂和纳米二氧化硅的方法来改善SMA复合材料的界面粘结强度。实验结果表明,本文所采取的处理方法能够达到提高SMA复合材料的界面粘结强度的目的,尤其是HF中阳极氧化处理的方法对改善SMA复合材料界面强度的效果更佳。 研究了形状记忆合金丝的回复应力对SMA复合材料界面性能的影响。通过在环氧树脂中埋入不同预应变水平的形状记忆合金丝来考察在不同热机情况下形状记忆合金复合材料的界面力学性能,并将实验结果和本文得到的理论结果进行比较,证明了理论分析的正确性。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG139.6

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑雁军,崔立山,杨大智;金属基NiTi形状记忆合金机敏复合材料的研究进展[J];材料导报;1999年06期
2 崔迪,李宏男,宋钢兵;形状记忆合金在土木工程中的研究与应用进展[J];防灾减灾工程学报;2005年01期
3 肖恩忠;;形状记忆合金的应用现状与发展趋势[J];工具技术;2005年12期
4 欧进萍,关新春;土木工程智能结构体系的研究与发展[J];地震工程与工程振动;1999年02期
5 李顺利,张博明,李庆芬,杜善义;形状记忆合金混杂复合材料弯曲变形的研究[J];哈尔滨工业大学学报;2005年01期
6 史亚君;硅烷偶联剂的界面性能研究及机理探讨[J];国外建材科技;2005年04期
7 李海涛,彭向和,黄尚廉;形状记忆合金的一种基于经典塑性理论的两相混合本构模型[J];固体力学学报;2004年01期
8 张亦工,张磊,樊成虎,廖敏捷,陈杰,魏国俊;形状记忆合金在骨科的临床应用[J];临床骨科杂志;2004年02期
9 刘芹;任建亭;姜节胜;郭运强;;SMA本构模型及其应用的研究进展[J];力学进展;2007年02期
10 张卫东,徐学燕;智能材料在土木工程健康监测中的应用[J];石油工程建设;2004年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 周博;形状记忆合金的本构模型[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 朱祎国;形状记忆合金及其复合材料的本构关系[D];大连理工大学;2002年
3 崔迪;形状记忆合金及其智能混凝土结构研究[D];大连理工大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王晓东,郑成琪,司乃潮,程晓农;合金元素对CuAl系阻尼合金组织的影响[J];铸造;2003年08期
2 吴波,孙科学,李惠,唐卫胜;热处理对形状记忆合金超弹性滞回性能的影响[J];振动工程学报;2000年03期
3 肖建华;形状记忆聚合物[J];工程塑料应用;2005年01期
4 淡丹辉,何广汉;智能土木结构理论初探[J];四川建筑科学研究;2001年04期
5 张海涛,涂亚庆;智能结构系统用于洞库结构安全监测技术探讨[J];地下空间;2001年S1期
6 张存信,刘洁;形状记忆不锈钢的研究进展[J];兵器材料科学与工程;2003年04期
7 史强军,王晓东,司乃潮;热处理对CuZnAl形状记忆合金塑性滞回耗能的影响[J];兵器材料科学与工程;2004年01期
8 徐桂芳,司乃潮,李玉祥;热处理工艺对铜锌铝形状记忆合金组织与滚动磨损性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2004年04期
9 孙国光,张玉新,刘文西,陈金铭;热循环训练对FeMnSiCrNi合金记忆效应的影响[J];兵器材料科学与工程;2005年02期
10 姜政,丁桂甫,张东梅;一种快速响应双稳态热执行器的结构设计[J];微纳电子技术;2005年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘华波;王红囡;;结构控制与智能材料[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
2 刘铁军;李家和;欧进萍;;混凝土结构减震的阻尼增强材料及其试验研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
3 关新春;韩宝国;欧进萍;;碳纤维水泥石传感器制作技术及其研究现状[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
4 刘传歆;郑玉红;龙毅;万发荣;;约束训练对低温Cu-Al-Mn合金形状记忆性能的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(8)[C];2007年
5 燕铸;崔立山;郑雁军;;爆炸合成NiTi/NiTi合金的相变行为[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(8)[C];2007年
6 刘海卿;王学庆;刘淼;;Ti-50.75at%Ni形状记忆合金绞线超弹性试验研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(8)[C];2007年
7 向国权;程先华;;马氏体相变温度变化对TiNi合金磨损性能的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
8 胡晓锋;梁家龙;施向春;颜斌;王忠远;;镍钛形状记忆合金环抱器治疗儿童管状骨骨折[A];2007年贵州省医学会骨科学分会学术年会论文汇编[C];2007年
9 李璟;金明;田东艳;;NiTi形状记忆合金纤维拔出中的一个力学问题[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年
10 刘群;;形状记忆合金混凝土构件变形控制研究[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ卷)[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁睿;工程健康监测的分布式光纤传感技术及应用研究[D];四川大学;2005年
2 郑雁军;TiNi形状记忆合金丝/AI基复合材料中TiNi合金约束态相变的研究[D];大连理工大学;2000年
3 许硕贵;动态记忆应力的生物力学研究及临床意义探讨[D];第二军医大学;2001年
4 陈远富;室温磁致冷GdSiGe系合金的磁热效应、磁相变及其机制研究[D];四川大学;2001年
5 李岩;机敏复合材料中TiNi形状记忆合金约束态相变研究[D];大连理工大学;2001年
6 刘晓鹏;TiNi形状记忆合金薄膜显微结构及相变行为研究[D];大连理工大学;2002年
7 曲炳郡;TiNi形状记忆合金薄膜制备工艺及其单元互联微执行器研究[D];大连理工大学;2002年
8 祖小涛;辐照诱发合金相变及对合金相变特征影响的研究[D];四川大学;2002年
9 淡丹辉;智能土木(桥梁)结构理论及其核心算法研究[D];西南交通大学;2002年
10 华英杰;NiTi生物医学材料表面改性电子结构研究[D];大连理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘建辉;Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金管接头的研究[D];四川大学;2001年
2 郭宇锋;形状记忆合金不同温度下的应力—应变滞后研究[D];四川大学;2001年
3 温春生;FeMnSi形状记忆合金的低温松弛及智能特性[D];河北工业大学;2002年
4 赵文亚;SMA配合比设计、施工及质量控制研究[D];河北工业大学;2002年
5 刘爱莲;稀土元素镧、铈对Ti-Ni合金马氏体相变的影响[D];辽宁工程技术大学;2002年
6 刘丽华;热处理对铜基形状记忆合金性能影响的研究[D];合肥工业大学;2002年
7 周旭昌;NiTiNb形状记忆合金管接头系统的强度模型及优化设计[D];四川大学;2002年
8 刘丽娟;电子辐照对形状记忆合金相变特性的影响[D];四川大学;2002年
9 王治国;形状记忆合金双向记忆效应及驱动特性研究[D];四川大学;2002年
10 李济泽;具有裂缝的柔性悬臂梁的振动特性研究及其裂缝参数识别研究[D];福州大学;2003年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何存富,陶宝祺;偏心埋入SMA丝的悬臂梁弯曲变形分析及实验研究[J];北京工业大学学报;2000年01期
2 邓宗才,霍达,杜修力;形状记忆合金本构模型的研究进展[J];北京工业大学学报;2002年04期
3 薛素铎,周乾;SMA-橡胶复合支座在空间网壳结构中的隔震研究[J];北京工业大学学报;2004年02期
4 夏人伟;自适应结构综述[J];北京航空航天大学学报;1999年06期
5 杜仕国;复合材料用硅烷偶联剂的研究进展[J];玻璃钢/复合材料;1996年04期
6 徐溢,滕毅,徐铭熙;硅烷偶联剂应用现状及金属表面处理新应用[J];表面技术;2001年03期
7 郭扬波,刘方平,载翔宇,唐志平,虞吉林;TiNi合金的动态伪弹性行为和率相关相变本构模型[J];爆炸与冲击;2003年02期
8 邱自学,姚兴田;结构中埋入TiNi超弹性丝传感网络的实验研究[J];传感器技术;2001年11期
9 邱自学;姚兴田;袁江;;形状记忆合金复合结构无线应变监测的新方法[J];传感器与微系统;2006年07期
10 王宏;姚熊亮;;一种基于SMA的摆动式驱动器驱动原理及实验[J];传感器与微系统;2006年10期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 郑雁军;TiNi形状记忆合金丝/AI基复合材料中TiNi合金约束态相变的研究[D];大连理工大学;2000年
2 李岩;机敏复合材料中TiNi形状记忆合金约束态相变研究[D];大连理工大学;2001年
3 刘晓鹏;TiNi形状记忆合金薄膜显微结构及相变行为研究[D];大连理工大学;2002年
4 朱祎国;形状记忆合金及其复合材料的本构关系[D];大连理工大学;2002年
5 孙庆平;相变塑性细观本构理论与增韧分析[D];清华大学;1989年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 江世哲;形状记忆合金自复位隔震结构地震反应分析[D];西安建筑科技大学;2004年
2 孟和;形状记忆合金阻尼器在底部薄弱结构中的应用研究[D];西安建筑科技大学;2006年
3 罗子文;无粘结SMA智能混凝土梁基本理论研究[D];同济大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王瑞祥,谷南驹,张建新,殷福星,张庆安;热处理工艺对CuZnAl形状记忆合金冷加工性能的影响[J];机械工程材料;1994年06期
2 ;永不忘本的形状记忆合金[J];花炮科技与市场;2003年01期
3 长征 ,玉燕 ,启明 ,金延;形状记忆合金的开发和应用[J];金属功能材料;2004年03期
4 崔相旭;姚鸿年;;形状记忆合金的奥秘[J];材料科学与工程学报;1983年04期
5 魏中国;杨大智;;形状记忆合金在传感器技术中的应用[J];功能材料;1987年01期
6 李炎;桥本初次郎;横田康宏;助台荣一;宋明晖;吴逸贵;;NiTi形状记忆合金的HREM观察[J];电子显微学报;1990年03期
7 韩;;马氏体相变及在形状记忆合金中的应用通过技术鉴定[J];河北工业大学学报;1992年01期
8 千东范,高宝东,刘雅秀;宽滞后形状记忆合金的研制[J];材料工程;1995年12期
9 ;形状记忆合金的弹性特性[J];金属功能材料;1999年04期
10 晓敏;薄膜形状记忆合金致动器[J];金属功能材料;2002年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙双双;孙国钧;;形状记忆合金与弹簧-阻尼复合结构的力学性能[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
2 江世哲;王社良;王洁;;形状记忆合金在土木工程振动控制中的应用研究[A];振动利用技术的若干研究与进展——第二届全国“振动利用工程”学术会议论文集[C];2003年
3 朱胜利;崔振铎;杨贤金;;氩气保护烧结TiNi多孔形状记忆合金的研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
4 饶光斌;王俭秋;柯伟;韩恩厚;;循环应力作用下伪弹性TiNi_(50.6)形状记忆合金的应力应变响应[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年
5 林成新;谷南驹;赵连城;;FeMnSi系形状记忆合金的低温松弛研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
6 秦添艳;;形状记忆合金的发展[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
7 莫华强;刘玉辉;黄德诚;苟渊;郑斯奎;周旭昌;沈保罗;霍永忠;曾光廷;曾祥才;李敏榆;;NiTiNb形状记忆合金的应力松弛研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
8 孙双双;孙国钧;吴建生;;聚合物与形状记记合金组合杆的力学性能[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
9 成岩;韩晓东;张泽;WU M H;;热处理对Ti-Mo-V-Nb-Al合金微观结构的影响[A];2006年全国电子显微学会议论文集[C];2006年
10 赵连城;蔡伟;;形状记忆合金的研究进展[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 彭新建 摘译;无镍形状记忆合金开发成功[N];中国冶金报;2002年
2 彭新建;日开发出超强磁性制品形状记忆合金[N];中国冶金报;2006年
3 褚幼义;形状记忆合金,材料新贵族[N];中国有色金属报;2001年
4 李有观;金属的记忆功能[N];中国有色金属报;2005年
5 戴丽昕;人生如棋 落子无悔[N];上海科技报;2008年
6 秋颖;潜艇隐身航行不留“航迹”[N];大众科技报;2002年
7 李有观;形状记忆合金材料的发展动向[N];中国有色金属报;2005年
8 李况;新型建筑电子化[N];中国房地产报;2003年
9 栾海;未来汽车有“预感”,能“自我保护”防碰撞[N];新华每日电讯;2007年
10 中国科学技术馆 李春才  ;会记忆的金属材料[N];大众科技报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉龙;形状记忆合金复合材料界面力学特性[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 王永军;含形状记忆合金复合结构振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王伟;形状记忆合金的本构模型及试验研究[D];大连理工大学;2012年
4 邹颖娴;应用SMA提高古塔抗震可靠性的理论与方法研究[D];西安建筑科技大学;2010年
5 邓俊楷;形状记忆合金中时效效应的原子模拟[D];西安交通大学;2011年
6 郑成琪;CuAlMn形状记忆合金的晶体结构和阻尼性能研究[D];江苏大学;2011年
7 贾彩霞;空气DBD等离子体对芳纶表面及其增强复合材料界面的改性研究[D];大连理工大学;2012年
8 刘东;射频感应耦合等离子体处理对PBO/BMI复合材料界面性能影响的研究[D];大连理工大学;2012年
9 李新宇;基于ADSM的电子电器产品设计方法与主动拆卸技术研究[D];合肥工业大学;2011年
10 朱祎国;形状记忆合金及其复合材料的本构关系[D];大连理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王林伟;形状记忆合金对钢筋混凝土梁驱动效应的ANSYS分析[D];大连理工大学;2004年
2 王亚芳;形状记忆合金的超弹性及其应用研究[D];西北工业大学;2004年
3 甄睿;形状记忆合金相变点测试系统研究[D];合肥工业大学;2003年
4 袁月峰;形状记忆合金驱动器设计及控制研究[D];辽宁工程技术大学;2003年
5 曹玲飞;Cu-Al-Mn形状记忆合金马氏体结构及热稳定性的研究[D];中南大学;2002年
6 熊伟;形状记忆合金智能子结构控制系统的研究及应用[D];西安建筑科技大学;2001年
7 刘丽娟;电子辐照对形状记忆合金相变特性的影响[D];四川大学;2002年
8 吴为国;形状记忆合金耗能器及其结构被动控制方法研究[D];西安建筑科技大学;2004年
9 孙伟;TiNi形状记忆合金断裂机理的研究[D];兰州理工大学;2004年
10 郭一萍;钛镍形状记忆合金断裂等特性研究[D];兰州理工大学;2003年
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